蔚青，李巧玲，李冰茹，陸安祥，殷敬偉，徐笠,*

1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院，北京農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究中心，北京 100097 2. 中北大學(xué)理學(xué)院化學(xué)系，太原 030051 3. 農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境監(jiān)測(cè)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100097

由于社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)食品安全和人類(lèi)健康的關(guān)注不斷增加，農(nóng)業(yè)污染問(wèn)題也日益受到人們的關(guān)注[1-3]。在過(guò)去的幾十年中，包括農(nóng)業(yè)實(shí)踐、采礦和冶煉以及大氣沉降等已經(jīng)造成了農(nóng)田土壤中的重金屬污染[4-5]。重金屬在農(nóng)田土壤中的累積、毒性、持久性和遷移性已經(jīng)成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的課題[6-7]。

蔬菜含有許多碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)和微量元素，這些營(yíng)養(yǎng)素是人類(lèi)飲食的重要組成部分[8-10]。為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的蔬菜需求，中國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)。但是設(shè)施蔬菜地常處于半封閉狀態(tài)，具有氣溫高、濕度大、蒸發(fā)量大、無(wú)雨水淋洗、無(wú)沉降、復(fù)種指數(shù)高和人為影響強(qiáng)烈等特點(diǎn)；再加上有機(jī)肥、化肥和殺蟲(chóng)劑過(guò)度施用，高強(qiáng)度的種植和管理措施會(huì)導(dǎo)致設(shè)施蔬菜土壤中重金屬的積累，從而可能導(dǎo)致蔬菜中重金屬的富集[11-13]，由此帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

孫小鳳等[14]對(duì)西寧市設(shè)施基地蔬菜重金屬污染特征進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)蔬菜田土壤樣品中重金屬Pb、Cd和Ni含量值均未超過(guò)限量標(biāo)準(zhǔn)值，符合蔬菜種植要求。李樹(shù)輝[15]研究發(fā)現(xiàn)山東壽光、河南商丘、吉林四平和甘肅武威設(shè)施菜地重金屬均有不同程度的超標(biāo)，并且有機(jī)肥對(duì)設(shè)施菜地重金屬的輸入通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)化肥。黃寶同等[16]發(fā)現(xiàn)沈陽(yáng)市大民屯鎮(zhèn)設(shè)施蔬菜地中，菠菜Cd含量超標(biāo)。張乃英[17]對(duì)比了鞍山市郊露天和保護(hù)菜地重金屬含量，發(fā)現(xiàn)Cd是蔬菜基地的主要污染物，其污染分擔(dān)率達(dá)到41%。王俊等[18]對(duì)遼寧省沈陽(yáng)市不同種植年限和施肥量的日光溫室中土壤Zn進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥是蔬菜溫室土壤Zn累積的重要來(lái)源。北京因其特殊的首都地位，該地區(qū)的土壤和農(nóng)作物中重金屬的研究分析一直是個(gè)熱點(diǎn)，其中包括對(duì)北京市菜地土壤和蔬菜重金屬含量狀況和健康風(fēng)險(xiǎn)的調(diào)查研究[19]、對(duì)北京市農(nóng)田土壤中重金屬含量2005—2009年間的變化趨勢(shì)的研究[20]、以及對(duì)北京市設(shè)施蔬菜施肥狀況變化的分析[21]。但是目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)北京有機(jī)設(shè)施基地重金屬污染特征及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究未見(jiàn)報(bào)道?；诖?，本文對(duì)北京市5個(gè)有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤和蔬菜進(jìn)行了采樣，檢測(cè)了土壤和蔬菜中Pb、Cd、Cr、As和Hg 5種金屬的含量，對(duì)重金屬的污染特征進(jìn)行了分析，利用單因子污染指數(shù)法、內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對(duì)土壤重金屬風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，系統(tǒng)分析了土壤-蔬菜中重金屬的遷移規(guī)律，并利用目標(biāo)危害系數(shù)方法對(duì)蔬菜中重金屬進(jìn)行人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 研究地區(qū)概況

北京市位于華北平原的西北部，地處E 115.43°～115.97°，N 40.19°～40.50°，總面積為1.64×104km2。北京地勢(shì)西北高東南低，從西北向東南呈現(xiàn)山地、丘陵、崗臺(tái)地和沖洪積平原的有序排列，海拔高度在10～2 303 m，屬于溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫11.8 ℃，年平均降水量440～640 mm，主要集中在7、8月份[20]。北京的有機(jī)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)基地主要位于其平原區(qū)，土壤的成土母質(zhì)為各類(lèi)巖石風(fēng)化物和第四紀(jì)疏松沉積物兩大類(lèi)，土壤主要是普通褐土和潮土。

1.2 樣品采集

本文選取了北京市5個(gè)有機(jī)設(shè)施蔬菜基地，共采集125個(gè)土壤樣品和77個(gè)蔬菜樣品，共采集了22種蔬菜，具體見(jiàn)表1。采樣的同時(shí)用GPS定位樣點(diǎn)坐標(biāo)(圖1)。土壤樣品在室內(nèi)風(fēng)干、研磨，分別過(guò)2 mm和0.15 mm的篩，密封、干燥保存，測(cè)定堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、pH值、電導(dǎo)率及重金屬含量。蔬菜先用自來(lái)水沖洗干凈，再用去離子水洗3次，然后用濾紙吸干表面水珠后稱(chēng)取一定質(zhì)量在100 ℃下烘至恒重，測(cè)定含水量。將烘干蔬菜樣研磨，密封保存。為防止樣品污染，采樣、樣品保存和處理過(guò)程中避免使用金屬制品。

圖1 北京市典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地的空間分布圖Fig. 1 Spatial distribution map of typical organic facility vegetable bases in Beijing

1.3 樣品分析與測(cè)定

土壤全氮測(cè)定用半微量凱氏定氮法；堿解氮測(cè)定用擴(kuò)散法；土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定采用重鉻酸鉀滴定法；有效磷采用碳酸氫鈉提取，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀用乙酸銨提取，原子吸收法測(cè)定；pH采用電位法(水土比2.5∶1)測(cè)定；電導(dǎo)率測(cè)定采用DDS-307A型電導(dǎo)率儀測(cè)定，水土比為5∶1[22]。各有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表2。

表1 北京市典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地樣品采集情況Table 1 Sample collection of typical organic facility vegetable bases in Beijing

土壤樣品中重金屬As和Hg采用王水消解，原子熒光法測(cè)定；重金屬Pb、Cr和Cd采用鹽酸-硝酸-氫氟酸消解，火焰原子吸收法和石墨爐原子吸收法測(cè)定。蔬菜中Pb的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.12—2010，Cd的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.15—2003，Cr的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.123—2003，As的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.11—2003，Hg的測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5009.17—2003。所有試驗(yàn)用品均經(jīng)稀酸和王水浸泡，減少器皿對(duì)重金屬的吸附，試驗(yàn)用水均為去離子超純水。分析過(guò)程中加入標(biāo)準(zhǔn)樣品ESS-1和GSB-5進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控。

1.4 土壤重金屬污染評(píng)價(jià)方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

(1)單項(xiàng)污染指數(shù)法

單項(xiàng)污染指數(shù)法是一種評(píng)價(jià)土壤污染程度的無(wú)量綱指數(shù)，可反映超標(biāo)倍數(shù)和污染程度[23]。計(jì)算公式：

Pi=Ci/Si

其中Pi為土壤中重金屬i的環(huán)境質(zhì)量指數(shù)，Ci為重金屬i的實(shí)測(cè)濃度，Si為i種重金屬在HJ 333—2006《溫室蔬菜產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)限值[24]，詳見(jiàn)表4。

(2)內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法(Nemerow index)是常用的綜合污染指數(shù)法之一。表達(dá)式如下：

其中，P綜合為土壤綜合污染指數(shù)；Pave為土壤中各重金屬的指數(shù)平均值；Pmax為土壤中單項(xiàng)重金屬的最大污染指數(shù)。重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[24]詳見(jiàn)表3。

表2 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤基本理化性質(zhì)Table 2 Basic physical and chemical properties of soil in typical organic facility vegetable bases

表3 土壤重金屬污染程度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Classification criteria for soil heavy metal pollution

1.5 重金屬在蔬菜中的富集系數(shù)

蔬菜重金屬的富集系數(shù)是指蔬菜可食部分的重金屬含量與土壤相應(yīng)重金屬含量之比，來(lái)衡量各種蔬菜對(duì)土壤重金屬的吸收狀況。富集系數(shù)愈大表明蔬菜吸收重金屬的能力越強(qiáng)，抗土壤重金屬污染的能力則越弱，富集系數(shù)值大小與蔬菜吸收重金屬能力成正比[25-26]。其公式為：

BAF=C蔬菜/C土壤

式中：C蔬菜和C土壤分別為對(duì)應(yīng)的蔬菜和土壤中的重金屬含量。

1.6 健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)方法(target hazard quotient, THQ)是由美國(guó)環(huán)保署(US EPA)推薦采用的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[27-28]。THQ是以污染物暴露劑量與參考劑量的比值來(lái)表征非致癌風(fēng)險(xiǎn)水平，THQ<1，表示通過(guò)蔬菜途徑產(chǎn)生的重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)不明顯，THQ>1，表示通過(guò)蔬菜途徑可產(chǎn)生重金屬健康風(fēng)險(xiǎn)，THQ越大健康風(fēng)險(xiǎn)越大。THQ計(jì)算模型可以表示為：

式中，Ef為暴露頻率(365 d·y-1)；Ed為暴露年限(y)(成人70，兒童6)；Fir為蔬菜攝入率(kg·d-1)(成人0.345，兒童0.233)；C為不同蔬菜中重金屬的平均含量(mg·kg-1)；Bab為中國(guó)成人和兒童的平均體重(kg)(成人60.3，兒童32.7)；Ta為平均暴露時(shí)間(365×暴露年限)；Rfd為重金屬的每日允許攝入量，Cd、Pb、Cr、Hg和As的Rfd分別為0.001、0.004、1.5、0.0007和0.05 mg·kg-1·d-1[29]。

由于重金屬對(duì)人體健康的影響一般是多種元素共同作用的結(jié)果，則有：

TTHQ(復(fù)合目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù))=THQ1+THQ2+,…,+THQn

如果TTHQ≤1.0，表明沒(méi)有明顯的負(fù)面影響；TTHQ>1.0，表明對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響的可能性大；當(dāng)TTHQ>10.0時(shí)，表明存在慢性毒性效應(yīng)[29]。

1.7 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

本研究數(shù)據(jù)處理使用Excel完成；應(yīng)用SPSS 16.0軟件完成土壤重金屬與理化性質(zhì)的Pearson相關(guān)性分析；作圖使用origin 8.5軟件。

2 結(jié)果與分析(Results and analysis)

2.1 有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬含量特征

從表4中可以看出，除了極少數(shù)土壤樣本中重金屬Cd含量超標(biāo)，Pb、Cr、As和Hg均沒(méi)超過(guò)溫室蔬菜產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，但是5個(gè)基地中Cd、Cr和As含量平均值都超過(guò)了北京市土壤背景值；除了基地4以外，其他基地Hg含量平均值也超過(guò)了土壤背景值；只有1個(gè)基地Pb含量平均值超過(guò)了土壤背景值。結(jié)果表明，本文測(cè)定的5種重金屬在研究區(qū)土壤中都存在一定的積累現(xiàn)象，并且Cd積累最嚴(yán)重。

變異系數(shù)可以反映總體樣品中各采樣點(diǎn)的平均變異程度。該研究區(qū)域中5種重金屬，Hg的變異系數(shù)最大，最大為93.48%，屬于高等強(qiáng)度變異范圍；而各采樣土壤中Pb、Cd、Cr和As含量的變異性均屬于中等變異強(qiáng)度或者低等變異強(qiáng)度范圍。這表明不同點(diǎn)位之間土壤Hg含量的變化性相對(duì)較高，空間均勻性較差；其余重金屬的變異系數(shù)差異不大，空間分布的均勻性較好。另外，相同蔬菜基地不同重金屬含量存在較大差異，表明同一蔬菜基地不同重金屬來(lái)源存在不一致性。

2.2 有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬污染評(píng)價(jià)

從表5中可知，基地5中Cd的單項(xiàng)污染指數(shù)為0.80，污染等級(jí)為2，屬于尚清潔(警戒線(xiàn))水平，其他各個(gè)基地土壤重金屬Pb、Cd、Cr、As和Hg的單項(xiàng)污染指數(shù)(Pi)均小于0.70，污染等級(jí)達(dá)到1，屬于清潔水平?？梢?jiàn)，相對(duì)而言，本研究區(qū)域的設(shè)施蔬菜基地土壤中Cd的累積程度相對(duì)較高，與表4結(jié)果一致。索琳娜等[31]發(fā)現(xiàn)北京市各區(qū)均存在土壤Cd累積現(xiàn)象，北京市設(shè)施菜地較裸露菜地存在較高Cd污染風(fēng)險(xiǎn)，北京市菜地土壤中重金屬Cd當(dāng)前已經(jīng)臨近“警戒線(xiàn)”。此外，各個(gè)基地土壤綜合污染水平均為清潔，其綜合質(zhì)量指數(shù)(P綜合)排名為：基地5(0.65)>基地1(0.49)>基地3(0.48)>基地2(0.42)>基地4(0.39)，可見(jiàn)5個(gè)基地污染排名為：基地5>基地1>基地3>基地2>基地4。

2.3 有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤理化性質(zhì)與重金屬含量之間的相關(guān)性分析

土壤中重金屬的含量及有效性會(huì)受到土壤理化性質(zhì)的影響[32-33]，研究發(fā)現(xiàn)菜地土壤pH和有機(jī)質(zhì)對(duì)重金屬的分布起到明顯影響作用[34-36]，腐殖質(zhì)則會(huì)對(duì)重金屬離子產(chǎn)生表面吸附、離子交換吸附及螯合作用等[37]。由表6可見(jiàn)，Pb與Cd、全氮、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和EC存在顯著正相關(guān)(P<0.01)；Cd與pH呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與剩余其他4種重金屬和其他理化性質(zhì)都呈顯著正相關(guān)(P<0.01)；Cr與Cd、Hg、全氮和有機(jī)質(zhì)存在顯著正相關(guān)(P<0.01)，與堿解氮、有效磷和速效鉀呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；As與Cd、Hg、pH、速效鉀和EC存在顯著正相關(guān)(P<0.01)，與全氮存在顯著正相關(guān)(P<0.05)；Hg與Cd、Cr、As、pH和全氮存在顯著正相關(guān)(P<0.01)。若土壤中各重金屬元素間相關(guān)性為顯著(P<0.05、P<0.01)，則說(shuō)明它們之間一般是復(fù)合污染或具有同源關(guān)系[38]。可見(jiàn)，Pb與Cd，Cd與Pb、Cr、As、Hg，Cr與Cd、Hg，As與Cd、Hg，Hg與Cd、Cr、As具有污染同源性；Pb與Cr、As、Hg，Cr與Pb、As不具有污染同源性。本研究所選的有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤中的重金屬Pb、Cd、Cr、As和Hg的含量與土壤的理化性質(zhì)都存在一定的相關(guān)性。由于有機(jī)設(shè)施農(nóng)業(yè)中使用的有機(jī)肥較多，而且有機(jī)肥中Cd的超標(biāo)情況也較普遍，如梁金鳳等[39]對(duì)北京市有機(jī)肥料的質(zhì)量狀況研究發(fā)現(xiàn)，Cd、Cr、Pb、As和Hg在傳統(tǒng)有機(jī)肥的超標(biāo)率分別為5.1%、0、0、1.25%和0，其中Cd超標(biāo)最嚴(yán)重。劉榮樂(lè)等[40]發(fā)現(xiàn)牛糞以Cd超標(biāo)為主，雞糞、羊糞、堆肥和其他有機(jī)廢棄物以Cd、Ni超標(biāo)為主。李樹(shù)輝[15]發(fā)現(xiàn)有機(jī)肥對(duì)設(shè)施菜地重金屬的輸入通量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)化肥。也有研究表明長(zhǎng)期施用有機(jī)肥加大了稻田土壤重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)，高量有機(jī)肥處理下土壤Zn、Cu和Cd有效態(tài)含量分別增加了87.3%、65.8%和41.4%，有機(jī)肥的激活效應(yīng)是導(dǎo)致土壤有效態(tài)重金屬含量提高的主要機(jī)制[41]。另外，本研究發(fā)現(xiàn)Cd與全氮、堿解氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀都呈顯著正相關(guān)(P<0.01)，這些營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)源于施入的有機(jī)肥，這說(shuō)明有機(jī)設(shè)施農(nóng)業(yè)中重金屬Cd的主要來(lái)源是有機(jī)肥。所以，在有機(jī)肥施入中要充分考慮到肥源中的重金屬含量的影響，施入之前一定要對(duì)有機(jī)肥進(jìn)行處理以減輕其對(duì)農(nóng)田土壤的輸入性重金屬污染。因此，繼續(xù)就北京市有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤中Pb、Cd、Cr、As和Hg的污染溯源及其與土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)規(guī)律進(jìn)行深入研究具有重要意義。

表4 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬含量Table 4 Soil heavy metal content in typical organic facility vegetable bases

注：汞(Hg)背景值采用《中國(guó)土壤元素背景值》中的標(biāo)準(zhǔn)值[30]，其余元素背景值均采用陳同斌等提出的標(biāo)準(zhǔn)值[14]。

Note: The background value of mercury (Hg) adopts the standard value in theBackgroundValueofChineseSoilElements[30]and the background values of other elements are based on the standard values proposed by Chen Tongbin[14].

表5 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬的單項(xiàng)質(zhì)量指數(shù)與綜合質(zhì)量指數(shù)Table 5 Single item quality index and comprehensive quality index of soil heavy metals in typical organic facility vegetable bases

表6 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤理化性質(zhì)與重金屬含量之間的相關(guān)性Table 6 Correlation between soil physical and chemical properties and heavy metal contents in typical organic facility vegetable bases

注： *為0.05水平上的顯著相關(guān)；**為0.01水平上的顯著相關(guān)。

Note: *is a significant correlation at the 0.05 level; ** is a significant correlation at the 0.01 level.

2.4 有機(jī)設(shè)施蔬菜基地蔬菜中重金屬含量分析

由表7可知，各類(lèi)蔬菜中Pb、Cd、As和Hg均沒(méi)超過(guò)食品中污染物限量值，有極少葉菜樣本中Cr含量超標(biāo)。對(duì)于蔬菜中重金屬Pb含量值排序：豆菜>茄果>葉菜>瓜果；重金屬Cd含量值排序：葉菜>茄果>瓜果>豆菜；重金屬Cr含量值排序：葉菜>瓜果>茄果>豆菜；重金屬As含量值排序：葉菜>茄果>豆菜>瓜果；重金屬Hg含量值排序：葉菜>茄果=豆菜>瓜果。除了Pb在豆菜中含量最高外，其他4種重金屬都是在葉菜類(lèi)中含量最高。

2.5 有機(jī)設(shè)施蔬菜基地中各重金屬的遷移規(guī)律分析

由表8可知，對(duì)于瓜果類(lèi)蔬菜，不同重金屬的富集系數(shù)平均值為：Cd>Hg>As>Pb>Cr；對(duì)于茄果類(lèi)蔬菜，不同重金屬的富集系數(shù)平均值為：Cd>Hg>As>Pb>Cr；對(duì)于葉菜類(lèi)蔬菜，不同重金屬的富集系數(shù)平均值為：Cd>Hg>As>Cr>Pb；對(duì)于豆菜類(lèi)蔬菜，不同重金屬的富集系數(shù)平均值為：Cd>Hg>As>Pb>Cr；總體上，研究區(qū)5種重金屬在土壤-蔬菜中遷移能力排序(圖2(b))為Cd>Hg>As>Cr>Pb，且Cd的富集系數(shù)比其他4種重金屬富集系數(shù)大很多。所以在本研究所涉及的5種重金屬中，Cd從土壤向蔬菜中的遷移能力最強(qiáng)，這一結(jié)果與一些已有的研究結(jié)果一致[43]。除Pb的富集系數(shù)最大值在豆菜類(lèi)外，其他重金屬的富集系數(shù)最大值都在葉菜類(lèi)中，說(shuō)明葉菜類(lèi)對(duì)其他4種重金屬的富集能力最強(qiáng)。5種重金屬在不同類(lèi)蔬菜中的富集系數(shù)排序(圖2(a))為：葉菜類(lèi)>茄果類(lèi)>瓜果類(lèi)>豆菜類(lèi)?？傮w而言，葉菜類(lèi)蔬菜對(duì)重金屬的吸收能力最強(qiáng)，其中重要的原因就是重金屬?gòu)耐寥老蛉~菜類(lèi)遷移的距離近于向其他類(lèi)蔬菜遷移的距離[44]，這與鄭娜等[45]、夏鳳英等[46]的研究結(jié)果一致。胡文友等[47]在南京市典型設(shè)施蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)研究中發(fā)現(xiàn)，葉菜類(lèi)蔬菜對(duì)Cd和Hg的富集能力最強(qiáng)，部分葉菜中的Cd和Hg含量超過(guò)了食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)。宋波等[48]也發(fā)現(xiàn)北京市蔬菜栽培基地中的葉菜類(lèi)蔬菜中Cd的富集能力比其他種類(lèi)蔬菜中高。由表9可知，土壤中As含量與蔬菜As含量相關(guān)系數(shù)為0.225，呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；土壤中Cd含量與蔬菜Cd含量相關(guān)系數(shù)為-0.343，呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；土壤中Pb、Cr和Hg含量都與蔬菜中對(duì)應(yīng)的重金屬含量沒(méi)有相關(guān)性。土壤中Cd含量與蔬菜Cd含量理應(yīng)是正相關(guān)或者不相關(guān)，而表9是負(fù)相關(guān)，原因可能是同一種重金屬在不同蔬菜種類(lèi)株體各器官內(nèi)分布有差異[49]；蔬菜積累重金屬的量不僅與土壤中重金屬有效態(tài)含量有關(guān)，同時(shí)也因蔬菜品種不同而有所差異[50]；并且土壤的重金屬含量?jī)H是影響蔬菜重金屬含量的一個(gè)因子，蔬菜重金屬含量還受到大氣、水質(zhì)環(huán)境等多種環(huán)境因子的影響[33]。因此，重金屬在不同種類(lèi)蔬菜中的富集能力有顯著差異，應(yīng)根據(jù)土壤中重金屬的含量以及相應(yīng)重金屬的遷移系數(shù)，綜合調(diào)整設(shè)施蔬菜基地的種植結(jié)構(gòu)，從而降低因蔬菜的攝入造成的健康風(fēng)險(xiǎn)。

表7 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地蔬菜中各重金屬含量Table 7 Contents of heavy metals in vegetables from typical organic facility vegetable bases

注：ND表示未檢出，表中的限量值來(lái)源于食品中污染物限量(GB 2762—2012)[42]。

Note: ND is not detected; the limit value in the
Table is derived from the limit of pollutants in food (GB 2762-2012)[42].

表8 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地蔬菜中各重金屬富集系數(shù)Table 8 Enrichment coefficient of heavy metals of vegetables in typical organic facility vegetable bases

圖2 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地中5種重金屬在蔬菜中的富集系數(shù)注：(a)不同蔬菜類(lèi)型5種重金屬富集系數(shù)的平均值，(b)不同重金屬在4類(lèi)蔬菜中富集系數(shù)的平均值。Fig. 2 The enrichment coefficients of heavy metals in vegetables in typical organic facility vegetable bases Note: (a) The average of enrichment coefficients of five heavy metals for different vegetable types, and (b) the average of enrichment coefficients in all vegetables for different heavy metals.

表9 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬與蔬菜重金屬含量之間的相關(guān)性Table 9 Correlation between contents of soil heavy metals and vegetable heavy metals in typical organic facility vegetable bases

注：*為0.05水平上的顯著相關(guān)；**為0.01水平上的顯著相關(guān)。

Note: * is a significant correlation at the 0.05 level; ** is a significant correlation at the 0.01 level.

2.6 人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由表10可知，“所有蔬菜”中單一重金屬的THQ值在成人中排序?yàn)椋篊d(0.01739)>Pb(0.01503)>As(0.00293)>Hg(0.00260)>Cr(0.00017)；在兒童中排序?yàn)椋篊d(0.02166)>Pb(0.01764)>As(0.00365)>Hg(0.00324)>Cr(0.00021)。除葉菜的Cd的THQ值大于Pb外，其他種類(lèi)(瓜果、茄果和豆菜)的Pb的THQ值都大于Cd。相比較而言，Cd對(duì)人體的健康危險(xiǎn)更大，且每種重金屬在兒童中的THQ值都大于成人，說(shuō)明重金屬對(duì)兒童的健康風(fēng)險(xiǎn)比較大，這與Hu等[51]對(duì)南京市某蔬菜基地重金屬風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究結(jié)果一致。不同類(lèi)蔬菜的TTHQ值排序?yàn)椋喝~菜類(lèi)>茄果類(lèi)>瓜果類(lèi)>豆菜類(lèi)，與圖2(a)中的富集排序是一樣的。秦文淑等[52]評(píng)價(jià)廣州市的蔬菜人體健康風(fēng)險(xiǎn)，Pb、Cd、Cr、Cu和Zn的THQ均小于1，Pb的THQ值達(dá)到0.447，具有潛在的重金屬接觸暴露健康風(fēng)險(xiǎn)。胡文友等[47]研究南京市典型設(shè)施蔬菜生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，葉菜類(lèi)的苦苣和菊花腦中Cd攝入風(fēng)險(xiǎn)較高，最大THQ分別高達(dá)3.08和1.28。陳同斌等[19]發(fā)現(xiàn)北京市蔬菜Pb的綜合超標(biāo)率為9.2%，蔬菜鉛對(duì)北京居民(尤其是兒童)的健康存在較大威脅。杜景東等[53]研究發(fā)現(xiàn)北京市市郊成人和兒童重金屬?gòu)?fù)合風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分別為1.932和2.539，復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)主要由Cr引起。本研究中所有蔬菜的THQ和TTHQ值都小于1，說(shuō)明單一重金屬和復(fù)合重金屬對(duì)居民都不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面健康影響。

綜上所述：(1)北京市有機(jī)設(shè)施蔬菜基地中除了極少數(shù)土壤樣本中重金屬Cd含量超標(biāo)外，Pb、Cr、As和Hg含量均沒(méi)超過(guò)溫室蔬菜產(chǎn)地土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限值，但是5個(gè)基地中Cd、Cr和As平均含量均超過(guò)了北京市土壤背景值；各類(lèi)蔬菜中Cd、Pb、As和Hg含量均沒(méi)超過(guò)食品中污染物限量值，有極少數(shù)葉菜樣本中Cr含量超標(biāo)，Cd、Cr、As和Hg的平均含量在葉菜類(lèi)最高，但是Pb的平均含量是在豆菜類(lèi)中最高。

表10 典型有機(jī)設(shè)施蔬菜基地不同蔬菜對(duì)不同目標(biāo)人群的重金屬目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)值Table 10 Heavy metal target hazard coefficient values of different vegetables in typical organic facility vegetable bases for different target populations

注：TTHQ表示總目標(biāo)危險(xiǎn)系數(shù)。

Note: TTHQ stands for total target hazard quotient.

(2)基地5中Cd的單項(xiàng)污染指數(shù)為0.80，屬于尚清潔(警戒線(xiàn))水平，5個(gè)有機(jī)設(shè)施基地中的Pb、Cr、As和Hg單項(xiàng)污染指數(shù)均小于0.70，屬于安全水平。各個(gè)基地綜合質(zhì)量指數(shù)(P綜合)或污染排名為：基地5(0.65)>基地1(0.49)>基地3(0.48)>基地2(0.42)>基地4(0.39)。

(3)有機(jī)設(shè)施蔬菜基地土壤重金屬含量與理化性質(zhì)的相關(guān)性表明，Pb與Cd，Cd與Pb、Cr、As、Hg，Cr與Cd、Hg，As與Cd、Hg，Hg與Cd、Cr、As具有污染同源性；Pb與Cr、As、Hg，Cr與Pb、As不具有污染同源性。土壤中的重金屬Pb、Cd、Cr、As和Hg的含量與土壤的理化性質(zhì)均存在一定的相關(guān)性。

(4)在有機(jī)設(shè)施蔬菜基地中，5種重金屬在土壤-蔬菜中總體的遷移能力排序?yàn)椋篊d>Hg>As>Cr>Pb；5種重金屬在不同類(lèi)蔬菜中的富集系數(shù)排序?yàn)椋喝~菜類(lèi)>茄果類(lèi)>瓜果類(lèi)>豆菜類(lèi)，其中Cd、Cr、As和Hg的遷移系數(shù)在葉菜類(lèi)最高，而Pb的遷移系數(shù)在豆菜類(lèi)最高。

(5)5種重金屬造成的目標(biāo)危害系數(shù)大小依次為：Cd>Pb>As>Hg>Cr；不同類(lèi)蔬菜的TTHQ值排序?yàn)椋喝~菜類(lèi)>茄果類(lèi)>瓜果類(lèi)>豆菜類(lèi)，所有蔬菜的單一重金屬目標(biāo)危害系數(shù)和復(fù)合危害系數(shù)都小于1，說(shuō)明單一重金屬和復(fù)合重金屬污染對(duì)成人和兒童都沒(méi)有明顯的負(fù)面健康影響。